Nanopartculas-magneticas-riesgos-y-beneficios

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO 
 
FACULTAD DE QUIMICA 
 
 
 
 
NANOPARTICULAS MAGNETICAS RIESGOS Y 
BENEFICIOS 
 
 
 
 
TRABAJO ESCRITO VIA CURSOS DE EDUCACION 
CONTINUA QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: 
QUIMICA FARMACEUTICA BIOLOGA 
PRESENTA: 
 
 
MARTHA AURORA RAMOS PRADO 
 
 
MEXICO, DF 2016 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
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 INDICE DE CAPITULOS 
Hoja No. 
 
1.- Introducción …………………………………………………….……. 2 
 Referencias ……………………………………………………..…... 4 
 
2.- Objetivos …………………………………………………………..... 6 
 
3.- Nanociencia y nanotecnología……………………………………… 7 
 Referencia ………………………………………………………......10 
4.- Nanomedicina……………………….………………………………..11 
 Referencias ………………………………………………………… 13 
5.- Sistemas nanométricos con propiedades magnéticas ……….....14 
5.1 Elaboración y caracterización de nanopartículas 
 Magnéticas .………………..…………………………………….......17 
 
5.2 Impacto en la salud y destino en el organismo ….……….…….. 22 
5.3 Toxicidad …………………………………………………………… 25 
Referencias………………………………………………………….. 33 
 
6.- Discusión…………………………………………………….…………. 39 
 
7.- Conclusiones………………………………………………………….…42 
2 
 
1.- Introducción 
El antropólogo evolucionista y filósofo francés Theilard de Chardin, (1881-1955), 
sostenía que el ser humano actual es el resultado del proceso evolutivo de la 
materia, del pensamiento y de la experiencia de la vida misma de todos y cada una 
de las personas que han poblado el planeta; tanto la materia, el pensamiento y los 
seres humanos en general, han enfrentado múltiples problemas, mismos que los 
han impulsado a buscar nuevas soluciones para simplificar la vida en condiciones 
cada día un poco más dignas y propicias, es por ello, que en materia evolucionista, 
los problemas representan grandes oportunidades de desarrollo, es este misterioso 
movimiento continuo el que impulsa el crecimiento científico y los grandes 
acontecimientos humanos en general(1). 
Dentro del citado marco de desarrollo evolucionista, durante los últimos años, la 
ciencia biomédica y química ha observado, investigado y tomado conciencia de la 
gran utilidad que pueden tener para la humanidad el desarrollo de “Medicamentos 
Inteligentes”. 
El desarrollo de medicamentos inteligentes ha experimentado un gran auge en la 
actualidad, siendo receptores de grandes presupuestos de investigación asignados 
por los principales laboratorios y centros de investigación científica de mayor 
reconocimiento mundial. Entre las estrategias para desarrollar dichas 
investigaciones, destaca el uso de sistemas nanoparticulados, y entre ellos las 
nanopartículas magnéticas. 
Sin embargo, y como es propio de la investigación científica, el uso de dichas 
tecnologías en la aplicación directa a seres vivos, ha permitido encontrar múltiples 
bondades en el uso de los mismos, y ha dejado al descubierto también sus efectos 
adversos (2). 
Hace algunos años cuando se hablaba de nanopartículas, que como su nombre lo 
indica en latín significa enano (nano) se pensaba en algo relacionado con ciencia 
ficción, pero hoy en día es una realidad en el avance de la ciencia. 
3 
 
El término nanopartícula implica partículas de tamaño en el intervalo de la 
millonésima parte de 1mm, aunque existe discusión a este respecto y hay quienes 
consideran que solo por debajo de los 100nm se consideran partículas 
nanométricas (3,4). 
La nanotecnología fue propuesta en términos teóricos por el Estadounidense 
Richard Feynman a finales de los años 50’s, actualmente las nanopartículas son un 
tema de intensa investigación, ya que cuentan con una amplia variedad y 
aplicación en el campo biomédico y farmacéutico, entre otros (5-7). 
Para comprender mejor este tema se puede decir que existen muchos tipos de 
nanopartículas, las cuales se pueden clasificar en dos grupos importantes: 
 
i. Nanopartículas naturales 
-Biológicas como los virus 
 
-De origen medio ambiental, como las emisiones de los volcanes, y aquellas 
de origen mineral. 
 
ii. Nanopartículas creadas por el hombre 
 - Las que surgen de un propósito concreto o por accidente 
Las nanopartículas magnéticas son partículas inorgánicas, que pueden ser 
manipuladas a través de un campo magnético y que están elaboradas a partir de 
materiales con propiedades magnéticas, tales como el hierro, níquel, cobalto y sus 
compuestos químicos. Recientemente han sido foco de numerosos estudios, 
debido a que poseen propiedades atractivas que posiblemente se pudieran aplicar 
en la nanotecnología farmacéutica. 
4 
 
Se puede decir que la aplicación de la nanotecnología en las ciencias de la salud 
es la rama que se perfila como la de mayor proyección en un futuro próximo debido 
a sus importantes aplicaciones, especialmente diagnósticas y terapéuticas. Por 
ejemplo, en el caso de nanopartículas magnéticas utilizadas en la detección del 
cáncer, aumentan la señal en los estudios de resonancia magnética nuclear, 
simplificando sensiblemente el diagnóstico (8). 
Además, la capacidad de respuesta a campos magnéticos dota a los coloides 
magnéticos de especificidad en el momento de transportar a los agentes 
quimioterápicos a su lugar de acción, y gracias al uso de un campo magnético se 
puede lograr el transporte del fármaco en tiempo y concentración adecuados hasta 
la región del tejido especifico. 
A pesar de que estas aplicaciones parecen muy prometedoras, están todavía en 
una fase inicial por lo cual es necesario continuar investigando. 
Hoy en día se sabe como encapsular moléculas dentro de muy diferentes 
nanosistemas y como dirigirlos hacia un punto concreto del organismo donde 
desempeñan una labor reparadora. Sin embargo, una vez que el nanosistema ha 
liberado su carga, aparece un problema: ¿cómo deshacernos de la molécula 
transportadora, es decir del envase? Se tiene que enfrentar a un problema de 
reciclado molecular. 
Las expectativas que se han puesto en el nanofuturo son muy elevadas pero 
muchas veces no guardan relación con la base científica que las sustenta; por este 
motivo es muy importante poner extrema atención a las bases científicas y de esta 
manera lograr una mejora constante en el conocimiento de las mencionadas 
tecnologías. 
REFERENCIAS 
1. https://es.m.wikipedia.org/wiki/Pierre_Teilhard_de_Chardin 
2.  Serrano  G.  Nanotecnología,  innovación  tecnológica  y  transformación  social  en  Europa. 
Nanotecnología  y  Medio  Ambiente.  Ética  y  política  de  la  Nanotecnología  [citado  Jul  2008]. 
5 
 
Disponible  en:  http://blogs.creamoselfuturo.com/nano‐tecnologia/2007/11/29/nanotecnologia‐y‐
el‐cambio‐climatico/ 
3.  Salomone  MG.  ¿Es  segura  la  nanotecnología?  [citado  Jul  2008].  Disponible  en: 
http://www.madrimasd.org 
4. Cintas Izarra LM. Nanotecnología: la revolución industrial del SigloXXI Madrid 16 de Agosto 2006,  
No 2 p. 11 (UCM)      
5.  Marcelo  J.  Alerta  científica  sobre  los  riesgos  para  la  salud  y  el  medio  ambiente  de  la 
nanotecnología.  Servicio  especial  [actualizado  2004,  citado  8  Ago.  2008].  Disponible  en: 
http://www.abc.es 
6. Cesare N. Nanotecnología. Innovacióntecnológica y transformación social en Europa [citado Jul. 
2008].  Disponible  en:http://blogs.creamoselfuturo.com/nano‐tecnologia/2006/10/03/richard‐p‐
feynman‐nobel‐de‐fisica‐1965/?jal_no_js=true&poll_id=8 
7. Nanotecnología. Nanociencia [citado Jul. 2008]. Disponible en: http://www.portalciencia.net 
8.  Ferrari M.  Cancer  nanotechnology:  opportunities  and  challenges.  NatRevCáncer  2005;  5:  161‐
171. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
2.- Objetivos 
 
Objetivo General 
Conocer e investigar mediante la revisión de referencias bibliográficas, el estado 
actual en lo que se refiere a las nanopartículas magnéticas, poniendo especial 
atención en el área biomédica y analizando los riesgos y beneficios de las mismas. 
 
Objetivos Particulares 
1.- Entender la diferencia entre nanociencia y nanotecnología 
2.- Elaborar un resumen de las nanomedicinas y cómo funcionan en el organismo 
3.- Investigar la utilidad de los sistemas nanométricos con propiedades magnéticas 
4.- Conocer las técnicas de elaboración y caracterización de las nanopartículas 
magnéticas 
5.- Descubrir el impacto así como las expectativas que se tienen de las 
nanopartículas magnéticas en el organismo, y la importancia de las aplicaciones en 
el sistema de diagnóstico y tratamientos terapéuticos. 
6.- Y por último investigar la farmacocinética y toxicología de las nanopartículas 
magnéticas, así como su destino en el organismo, y analizando como se pueden 
evitar los efectos colaterales. 
 
 
 
 
7 
 
3. Nanociencia y Nanotecnología 
Ciencia es el conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el 
razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y 
leyes generales. 
 Se define tecnología como el conjunto de teorías y técnicas que permite el 
aprovechamiento practico del conocimiento científico. 
Por lo cual se puede decir que la ciencia y la tecnología están estrechamente 
ligadas. 
En la actualidad existe una gran atención mediática en lo que se refiere a 
nanociencia y nanotecnología. En respuesta a estas nuevas posibilidades, los 
científicos han tomado conciencia del potencial futuro de la actividad investigadora 
en estos campos. La mayor parte de los países han institucionalizado iniciativas 
para promover la nanociencia y nanotecnología, en las Universidades y 
laboratorios. 
La ciencia de las particulas a escalas nanométrica (1/1,000,000,000m) se ha 
traducido en teorías desde principios del siglo XX, así como en resultados 
experimentales. 
La nanociencia es el estudio de los sistemas cuyo tamaño es de unos pocos 
nanómetros (10-100 nm). Un nanómetro (nm) es 10-9 metros, alrededor de 10 
átomos de hidrógeno. Un leucocito tiene alrededor de 100 nm de diámetro. 
La nanociencia trata de comprender que pasa a estas escalas, y la nanotecnología 
busca manipularlo y controlarlo. Lo que lleva a que la nanotecnología represente 
un gran avance en diversos campos de la ciencia. La nanotecnología se puede 
definir como la fabricación de materiales, estructuras, dispositivos y sistemas 
funcionales através del control y ensamblado de la materia en la escala 
nanométrica. Así como la aplicación de nuevos conceptos y propiedades (físicas, 
químicas, biológicas, mecánicas, magnéticas, y eléctricas) en esa escala. 
8 
 
Una definición de nanociencia es aquella que se ocupa del estudio de los objetos 
cuyo tamaño es desde cientos a decimas de nanómetros(1). 
Richard Feynman es considerado el padre de la “nanociencia’’, obtuvo el premio 
Nobel de Física en el año de 1959, propuso fabricar productos en base a un 
reordenamiento de átomos y moléculas. En el mismo año, este gran físico escribió 
un artículo que analizaba como los ordenadores podrían consumir muy poca 
energía y conseguir velocidades asombrosas, todo esto se obtendría trabajando 
con átomos individuales (2). 
En una conferencia impartida en 1959 el teórico y divulgador Richard Feynman, 
predijo que ‘’había un montón de espacio al fondo” (el título original de la 
conferencia fue ‘’There is plenty of room at the bottom” y auguraba una gran 
cantidad de nuevos descubrimientos al fabricar materiales de dimensiones 
atómicas o moleculares. Hubo que esperar varios años para que el avance en las 
técnicas experimentales, en los años 80 con la aparición de la Microscopia efecto 
Túnel (STM) o de Fuerza Atómica (AFM), hiciera posible primero observar los 
materiales a escala atómica y, después manipular átomos individuales, cinco 
átomos puestos en línea suman un nanómetro (2). 
Erick Drexter en la década de los 80 concibió la “nanotecnología molecular” como 
la construcción de nano maquinas hechas de átomos, las cuales son capaces de 
construir otros componentes moleculares. Desde entonces Drexler es considerado 
uno de los mayores visionarios sobre el tema de la nanotecnología. En el año de 
1986, en el libro “Engines of creation’’ introdujo las promesas y peligros de la 
manipulación molecular.(2) 
Lo anterior hizo que Charles Vest (ex presidente del MIT) anunciara que la 
nanotecnología nos llevaría a una segunda revolución industrial en el siglo XXI, en 
ese entonces dijo que eso significaría numerosos avances para muchas industrias 
y nuevos materiales con propiedades extraordinarias, nuevas aplicaciones 
informáticas con componentes increíblemente mas rápidos , sensores moleculares 
capaces de detectar y destruir células cancerígenas en las partes más delicadas 
9 
 
del cuerpo humano y muchas más aplicaciones así como muchos progresos de la 
nanociencia donde estarían los grandes avances tecnológicos que cambiarían al 
mundo. 
Hay varias razones por los que la nanociencia se ha convertido en un importante 
campo científico con entidad propia. Una es la disponibilidad de nuevos 
instrumentos capaces de “ver” y “tocar” a esta escala dimensional. 
Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas, 
surgen fenómenos y propiedades totalmente nuevos. Por lo tanto, científicos 
utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y 
poco costosos a largo plazo con propiedades únicas 
Las estructuras u objetos y la explotación de fenómenos y propiedades de la 
materia a nano escala se diseñan en nanotecnología, también tiene un papel 
importante en el desarrollo de sistemas con aplicaciones biomédicas como son los 
biomarcadores y biosensores para diagnostico de patologías, entre otros muchos 
(3). 
La nanotecnología es un campo científico que requiere de una colaboración 
multidisciplinaria muy estrecha, que impida que los países menos desarrollados 
sigan rezagados ante los niveles alcanzados en Estados Unidos, Inglaterra, y 
Japón, donde existe una opinión generalizada de que el futuro de la ciencia y el 
bienestar que pueda alcanzar la humanidad está estrechamente vinculado con 
nuevas técnicas a nivel molecular. 
Hoy en día, este campo científico está orientado a la ciencia molecular que hace 
posible diseñar microchips electrónicos capaces de identificar en solo ocho 
minutos, al colocar una gota de sangre las enfermedades que padeció la familia del 
paciente y a cuales puede ser propenso, así como el diseño de modernos fármacos 
capaces de atacar a nivel atómico sin causar daño a las células sanas. 
Por lo que podemos concluir que la nanociencia y la nanotecnología centran su 
interés en el estudio de los fenómenos y la manipulación de los materiales a escala 
10 
 
atómica, molecular y macromolecular, donde las propiedades difieren 
considerablemente de las observadas en escalas superiores. Su ámbito se 
extiende a lo largo de todo el espectro de la ciencia abrazando campos como la 
Medicina, la Física, la Ingeniería y la Química. Por sus aplicaciones, estas 
disciplinas constituyen uno de los motores más importantes de la nueva industria y 
de la sociedad del conocimiento (4). 
También es importante el desarrollo de trabajosde síntesis, caracterización y 
estudio de las propiedades de materiales en la nanoescala; la manipulación de 
instrumentos y materiales estándar propios de laboratorios de ensayo físicos, 
químicos y biológicos para el estudio y análisis de fenómenos en la nanoescala; la 
interpretación de los datos obtenidos mediante medidas experimentales; la 
aplicación de las normas generales de seguridad y funcionamiento de un 
laboratorio así como la normativa específica para la manipulación de la 
instrumentación, los productos, materiales químicos y biológicos teniendo presente 
sus propiedades y riesgos; efectuar evaluaciones correctas de los riesgos 
sanitarios y del impacto ambiental y socioeconómico asociado a las substancias 
químicas y a los nano materiales; el conocimiento de la legislación que regula la 
propiedad intelectual en el ámbito y la aplicación de la nanociencia y 
nanotecnología; reconocer los términos relativos al ámbito de la física, química, y 
biología así como a la nanociencia y nanotecnología y por último, aplicar los 
principios éticos y las normas legislativas en el marco de la nanociencia y la 
nanotecnología(4). 
 
REFERENCIAS 
1. Nanociencia ‐ Wikipedia, la enciclopedia libre. 
https://es.wikipedia.org/wiki/Nanociencia 
2. Historia de la nanotecnología ‐ Wikipedia, la enciclopedia ... 
https://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_nanotecnología 
3.  Klinbanov  AL.  Targeted  delivery  of  gas  contrast  agents  for  ultrasound  imaging”  Dv  drug  deliv 
Rev., 37, (1‐3) (1999) 139‐157. 
4. Nanociencia y nanotecnología ‐ Universidad Veracruzana 
https://www.uv.mx/cienciahombre/revistae/vol23num2/.../nanociencia 
11 
 
4. Nanomedicina 
Como es sabido, la actividad farmacológica de cualquier principio activo depende, 
ante todo, de la naturaleza de su interacción con el tejido u órgano especifico. Para 
que el efecto farmacológico se produzca, es necesario, en primer lugar, que el 
fármaco llegue en cantidad suficiente al tejido dañado. Una adecuada formulación 
de la sustancia activa podría contribuir a su eficaz acumulación en el lugar de 
acción con una despreciable circulación sistémica. Por este motivo, la preparación 
de medicamentos es un campo fundamental dentro de las ciencias farmacéuticas, 
que se nutre de las contribuciones de la Ingeniería y Ciencia de los Materiales, 
Ciencia de los Polímeros y Bioquímica, entre otras áreas de conocimiento. Cuando 
un medicamento es administrado a un paciente, el fármaco contenido en él, debe 
atravesar una serie de barreras biológicas hasta llegar a la circulación sistémica y 
hacerse efectivo en el lugar de acción (1,2). 
Los sistemas de liberación modificada de fármacos mejoran la farmacoterapia 
convencional al permitir controlar la duración del efecto farmacológico. El fármaco 
se puede mantener durante tiempos mayores en circulación sistémica pero sigue 
teniendo una biodistribución sistémica incontrolada. Ésta, es la responsable de la 
aparición de efectos adversos en numerosos tejidos sanos; sin contar con que la 
concentración final alcanzada por el fármaco en la región especifica puede ser tan 
baja que el efecto terapéutico finalmente conseguido sería muy pobre o 
prácticamente nulo (3,4). 
Para solventar todos estos problemas, y así mejorar la calidad de vida de los 
pacientes, desde los años 80 numerosas investigaciones se han centrado en el 
desarrollo de los sistemas coloidales para el transporte de fármacos (4). 
Las aplicaciones de la nanotecnología para tratamientos, diagnóstico, monitoreo y 
sistemas de control biológico es lo que ha sido nombrado por The National Institute 
of Health como ¨nanomedicina¨. 
12 
 
El diagnóstico temprano se considera una de las metas más importantes en 
medicina. Una vez que se dispone del diagnóstico médico completo, es preciso un 
tratamiento adecuado para el paciente, y tratando siempre de minimizar los efectos 
colaterales (1). 
Algunas de las áreas en la asistencia sanitaria y la medicina que se espera 
progresen gracias a la nanotecnología son el diagnóstico médico con exámenes a 
nivel minúsculo y el diagnóstico por imágenes con el uso de agentes dirigidos para 
obtener imágenes de forma precisa tales como partículas cuánticas funcionales. La 
tecnología para la liberación de fármacos se verá revolucionada con los sistemas 
de liberación por nanoingeniería, que controlarán de forma exacta la dosis y el 
tiempo de liberación con la ayuda de nanopartículas y nanodispositivos. Las 
enfermedades podrán ser identificadas utilizando biomarcadores, que interactúan 
con las moléculas relacionadas con la enfermedad presente en la sangre, en los 
fluidos corporales o en los tejidos (5). 
Otra área interesante es el diagnóstico por imagen, la cual se considera una 
atractiva aproximación para observar patología tisular y puede ser utilizada para 
aplicaciones quirúrgicas y también para identificar tejido en diferentes estados de la 
enfermedad. 
La nanotecnología ha proporcionado medios para diseñar sistemas de liberación de 
fármacos que pueden transportar medicamentos más efectivamente y mejorar la 
liberación del fármaco al objetivo elegido. Los sistemas de liberación pueden ser 
desarrollados utilizando nanoestructuras. 
Por ejemplo las nanopartículas magnéticas son multi-funcionales en el sentido de 
que pueden ser utilizadas como sistemas de diagnóstico al igual que como 
sistemas de liberación de fármacos dirigidos. Esto es una atractiva aproximación 
para el diagnóstico, la imagen y el tratamiento consiste en aumentar la superficie 
de contacto (funcionalizar) de las nanopartículas magnéticas y dirigirlas a un tejido 
específico con la ayuda de un campo magnético de alto gradiente y después utilizar 
13 
 
un pulso de radiofrecuencia para liberar los fármacos contenidos en ellas. Así como 
también se pueden reducir los efectos adversos. (6,7). 
Entonces se puede decir que la nanomedicina es una de las vertientes más 
prometedoras en los nuevos avances tecnológicos de la medicina. 
En resumen, la nanomedicina es una rama de la nanotecnología que permitirá la 
posibilidad de curar enfermedades, a nivel celular y molecular. Se considera que 
determinados campos pueden ser objeto de una autentica revolución 
especialmente: monitorización, reparación de tejidos, control de la evolución de las 
enfermedades, defensa y mejora de los sistemas biológicos humanos, diagnóstico, 
tratamiento y prevención, alivio del dolor, prevención de la salud, administración de 
fármacos a las células entre otros. Todos ellos constituirán nuevos avances en la 
medicina que la posicionaran en una nueva era científica y asistencial (2). 
 
 
REFERENCIAS 
1.  Nanotecnología  y  nanomedicina:  un  nuevo  horizonte  para  el  diagnóstico  y  tratamiento 
médico.Arch SocEspOftalmol v.82 n.6 Madrid jun. 2007 
 
2. Nanomedicina ‐ Euroresidentes  
www.euroresidentes.com/.../nanotecnologia/diccionario/nanomedicina.htm 
 
3.  Nanomedicine:  current  status  and  future  prospects, Murray,  J.  C.,  and Moghimi,  S. M.  (2003) 
Endothelial  cellstherapeutic  targets  in  cancer:  new  biology  and  novel  delivery  systems.  Crit.  Rev. 
Ther. DrugCarrierSyst. 20, 139–152 
4.  Estrategias  para  el  transporte  de  fármacos  basadas  en  el  efecto  de  permeación  y  retención 
aumentada. Arias, J.L. farmacia.ugr.es/ars/ars_web/ProjectARS/pdf/642. 
5.  Nanomedicina: aplicación de la nanotecnología en la salud 
www.amgen.es/BiotecnologiaAplicada9/Nanomedicina.html 
6. Atsarkia Critical RF Journal of magnetism and Magnetic materials , 2009 ; 321:3198‐202 
7. Balivlada S.A A/C Magnetic Hypertermia of melanoma. 
14 
 
5. Sistemas nanométricos con propiedades magnéticas 
 
Las estructuras en nano-dimensiones se cree promuevan la generación de nuevos 
mecanismos de suministro de los fármacos. Las nanoestructuras tendrían la 
ventaja de ser capaces de evitar el sistema inmune y de atravesar algunas barrerasque el cuerpo utiliza para evitar la penetración de sustancias extrañas o no 
deseadas; barreras como la hemato-encefálica y la pared del tracto gastrointestinal. 
Se considera que los compuestos farmacéuticos reformulados como nanopartículas 
también podrían ser biológicamente más activos, debido a su área superficial 
grande que podría aumentar su biodisponibilidad. 
 
Algunas empresas farmacéuticas han empleado las técnicas para nanoencapsular 
fármacos. Las nanocápsulas podrían ser dotadas de funciones específicas 
(funcionalizadas) para adherirse o unirse a ciertas partes del organismo. Más aun, 
podrían diseñarse de tal manera que fueran activadas por un disparador externo, 
por ejemplo un pulso magnético o ultrasonido; o incluso interno como temperatura, 
pH, fuerza iónica o algunas enzimas. 
 
Los materiales más usados para elaborar nanomedicamentos están formados por 
polímeros, lípidos y/o materiales inorgánicos. En la última década se ha tendido a 
formar nanocompuestos híbridos, formados por dos materiales diferentes y 
aprovechar las cualidades de cada uno de ellos. 
Entre los materiales inorgánicos han cobrado gran interés aquellos con 
propiedades de superparamagnetismo, ya que los materiales magnéticos en la 
escala de los nanómetros exhiben propiedades únicas. Por ejemplo, las partículas 
magnéticas, bajo un cierto tamaño crítico, presentan magnetización uniforme, lo 
que se conoce como monodominio. En contraposición, partículas de tamaño mayor 
presentan una estructura magnética de multidominios. Las nanopartículas 
15 
 
magnéticas permiten una amplia gama de aplicaciones, como son la biología y la 
medicina a través de ferrofluidos, entre otros. 
Además, debido a estos efectos de tamaño, algunos materiales que no son 
ferromagnéticos en estado masivo pasan a tener un comportamiento típico de 
materiales superparamagnéticos cuando se encuentran en forma de nanopartículas 
.De esta manera las nanopartículas magnéticas tienen aplicaciones en el campo de 
la biomedicina, principalmente como agentes de contraste para resonancia 
magnética de imagen (MRI) y como sistema de liberación modificada de fármacos. 
Las ventajas de estos nanosistemas son la disponibilidad de una gran área 
superficial y la posibilidad de diseñar nanosistemas multi-funcionales. Por ejemplo, 
las nanopartículas magnéticas son multi-funcionales en el sentido de que pueden 
ser utilizadas como sistemas de diagnóstico al igual que como sistemas de 
liberación de fármacos dirigidos. Una atractiva aproximación para el diagnóstico, la 
imagen y el tratamiento consiste en funcionalizar la superficie de las nanopartículas 
magnéticas y dirigirlas a un tejido diana específico con la ayuda de un campo 
magnético de alto gradiente y, entonces, utilizar un pulso de radiofrecuencia para 
liberar los fármacos contenidos en ellas. La funcionalidad de las nanopartículas 
magnéticas ha incrementado drásticamente, sus posibles aplicaciones dentro del 
área clínica y la medicina humana y como ejemplo se tienen los ferrofluidos como 
agentes de contraste (Resonancia magnética). También se han utilizado para 
estudios clínicos de terapia contra el cáncer en medicina veterinaria y humana, 
atacando tumores con campos magnéticos externos(1). 
Sin duda uno de los campos con mayor desarrollo de nanopartículas magnéticas 
es el uso como agentes de contraste dentro de la imagenología. 
La imagenología médica proporciona información anatómica, además permite 
analizar una amplia variedad de procesos que se pueden derivar de las imágenes 
médicas, tales como la difusión, la inflamación y la angiogénesis. Los agentes de 
contraste son un requisito en algunas técnicas de imagen, ya que ayudan a facilitar 
la adquisición de nuevos datos y agentes con contraste mejorado. Los materiales 
16 
 
magnéticos o superparamagnéticos tienen buen contraste en las imágenes de 
resonancia magnética (2). En este trabajo se tiene interés en Resonancia 
Magnetica de imagen (MRI), debido al empleo de nanoparticulas para su mejor 
funcionamiento y las ventajas que presenta, destacando el que opera en tiempo 
real. La Resonancia Magnetica de Imagen (MRI) es una herramienta de gran 
utilidad para el diagnóstico médico(3). La resonancia magnética puede ser medible 
en presencia de campos magnéticos intensos, y su detección depende de la 
relación entre el pequeño momento magnético del protón y del altísimo número de 
protones presentes en los tejidos biológicos (4). Las MRI pueden clasificarse de 
acuerdo con sus vías de relajación, siendo T1 el tiempo de relajación longitudinal y 
T2 el tiempo de relajación transversal. T1 y T2 están relacionados con el efecto de 
contraste en la imagen, y tienen como objetivo ayudar a aclarar las imágenes para 
permitir una mejor interpretación. Las imágenes de tipo T1 permiten detectar 
imágenes claras de la estructura del tejido bajo estudio, mientras que las imágenes 
de tipo T2 permiten divisar anormalidades en el tejido, las cuales aparecen 
resaltadas en tono brillante respecto al tejido sano de fondo (5). En las imágenes 
tipo T1 se suele utilizar un compuesto a base de gadolinio (Gd), para las imágenes 
tipo T2 se emplean nanopartículas magnéticas como el óxido de hierro (Fe3O4) (3). 
Las SPIONs (Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles) son las más usadas 
como agentes de contraste (6) y fueron las primeras en ser utilizadas para tal fin en 
el hígado. La inclusión de las partículas magnéticas en los tejidos permite detectar 
una señal muy intensa mediante un escáner de resonancia magnética (7). El 
agente de contraste más utilizado para las MRI es un complejo que contiene Gd, 
pero tiene la desventaja de acumularse en el hígado, por lo que permite obtener 
imágenes sólo por un corto período de tiempo, por tanto es necesario aplicar varias 
dosis de Gd para habilitar un efecto duradero. Otras desventajas de los gelatos de 
Gd son los tiempos cortos de circulación sanguínea, la pobre sensibilidad de 
detección y problemas de toxicidad por lo que el desarrollo de SPIONs ( 
Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles) pretende ser una mejora para las 
imágenes de T2 (5). 
 
17 
 
5.1. Elaboración y caracterización de nanopartículas magnéticas 
Las Nanopartículas Magnéticas son partículas sintéticas de óxidos metálicos 
(Fierro, Oro, Cobre, Aluminio, Plata, etc.) Con un tamaño de partícula entre 10-
1000 nm, las cuales pueden ser acompañadas de un recubrimiento orgánico o 
inorgánico. Estas partículas pueden ser dispersadas en un líquido, normalmente 
agua, y sufrir una modificación para cumplir con diferentes objetivos: 
 
 Estabilizar las nanopartículas en una suspensión biológica con un pH 
cercano a 7.4 y a altas concentraciones de sal, 2) 
 Proveer de grupos funcionales en la superficie de las nanopartículas para 
posteriores derivaciones, y finalmente 
 Impedir el ataque inmediato del sistema retículo endotelial (1). 
 
Los óxidos de hierro son el material más investigado para fines biomédicos, gracias 
a su gran compatibilidad con respecto a otros materiales magnéticos, tanto en su 
estado puro como oxidado. Existen varios tipos de óxidos de hierro en la naturaleza 
y que pueden ser preparados en el laboratorio, hoy en día solo la maghemita 
(Fe2O3) y magnetita (Fe3O4) son capaces de cumplir las necesidades requeridas 
para aplicaciones biomédicas. Estos requerimientos incluyen momentos 
magnéticos suficientemente altos, estabilidad química en condiciones fisiológicas y 
baja toxicidad, sin mencionar lo fácil y económico de los procedimientos de síntesis 
disponibles para la preparación de estos materiales. El grado de cristalinidad, así 
como la dispersibilidad en términos de tamaño y forma de la NP son parámetros 
críticos que afectan su rendimiento en técnicas terapéuticas y de diagnóstico, como 
la obtención de imágenes por resonancia magnética (MRI) e hipertermia(8). 
 
18 
 
Paraobtener nanopartículas de magnetita de manera artificial existen diferentes 
métodos de síntesis entre los cuales se encuentran: 
 
I.-Síntesis hidrotermica de la magnetita, la cual se produce a partir de una solución 
de FeCl2 que se calienta hasta una temperatura cercana a los 70 °C, que se trata 
con NaNO3 como agente oxidante en el medio básico, siendo necesario eliminar el 
oxígeno en todo momento del proceso con flujo constante de nitrógeno para evitar 
la sobreoxidación de los iones Fe2+. En soluciones moderadamente alcalinas (pH= 
8), la oxidación de Fe2+ genera como producto intermedio al Fe(OH)2, y el producto 
final suele ser magnetita aunque también se puede obtener maghemita (Fe2O3) 
debido a la oxidación de Fe2+(9). 
 
II- Método de descomposición térmica involucra que en la reacción se coloque 
acetilacetonato de hierro III (Fe(acac)3) en 1,2-hexadecanediol, ácido oleico, 
oleilamina, fenil éter y se ponga a reflujo a 265°C/1h, utilizando atmósfera de argón 
obteniendo al final del proceso un tamaño de partícula alrededor de 6nm(3, 10) 
 
III- Método de coprecipitación: consiste en colocar sales con iones Fe2+ y Fe3+ en 
un medio alcalino, posteriormente se somete a otro proceso para garantizar ya sea 
el tamaño de partícula o la estabilidad de nanopartículas, en la Tabla1 se pueden 
observar a grandes rasgos las condiciones de síntesis que se han utilizado en 
diferentes investigaciones para obtener tamaños de partícula entre 8 y 12 nm. 
 
 
 
A continuacion se presenta un cuadro realizado por Pedro Javier Salas Ambrosio, 
en su tésis para obtener el título de Químico Farmacéutico Biólogo, en la Facultad 
de Estudios Superiores de Zaragoza de la UNAM, en junio del 2013, en donde 
realizó la síntesis de nanoparticulas magneticas por el metodo de coprecipitacion . 
 
 
19 
 
Tabla 1. 
Sintesis por el método de coprecipitación. Se muestran las 
condiciones más destacables en las que se lleva la sintesis y el 
tamaño de partícula obtenido al final del proceso 
. 
Primer paso Segundo paso 
Reactivos Agitación T (°C) Atmosfera Condiciones Tamaño 
NH4OH 2M Magnética Ambiente Ambiente HNO3 1M agitar/lavar, 
(repetir 7 veces) 
 12 nm 
NH4OH 25% Magnética Ambiente Ambiente Reflujo/1h en HNO3 
0.8M, Fe(NO3) 0.21M
Diálisis HNO3 0.01M 9 nm 
NaOH1.5 M Magnética Ambiente N2 Lavar con HCl 0.01M 60 Å 
NH4OH 10% Mecánica 
2000 rpm 
70 /7500 
rpm 
Ambiente Lavar con agua 
Peptizar: ác. oleico 
keroseno (aceite 
comestible) 
Calentar 70-75 
°C/450 rpm/6 h 
10 nm 
Primer paso Segundo paso 
Reactivos Agitación Temperatur
a (°C) 
Atmosfera Condiciones Tamaño 
NaOH 0.1M 2230rpm/30 m Ambiente Ambiente Lavar con HCl 0.01M 
x 5 
Peptizadas agua 6 nm 
HCl 1N 
10 mL, KOH 
90 mL 1N 
Magnética Ambiente N2 Ácido perclórico 2M 
reflujo/1 h 
TMAH, HNO3 2M, 
lavar acetona, 
peptizar 
8 nm 
PVP,FeCl3 
tolueno 
FeSO4 NaOH 
20% 
Magnética/ 
12 h 
20 Ambiente Lavar con agua 
destilada y etanol 
 13 nm 
HCl 0.2% 
NH3 25% 
Cte10 min Ambiente Ambiente Lavar con agua. Recubrimiento con 
oro 
180 nm 
NH4OH Magnética 80 N2 Acido 3-
tiofenacético/aceton
itrilo 2M/agitación
30 min 
KMnO4 2x10
-3 M 
/80°C/30 m, lavar 
EtOH x 5 
10-12 nm
HCl 1N 
10 mL,KOH 
90 mL 1N 
Magnética Ambiente N2 Ácido perclórico 2M 
reflujo/1 h 
Acido cítrico 1.5 
g/L, Neutralizar, 
Diálisis /2 días 
8 nm 
(22 nm 
por DLS) 
NaOH 1M Magnética Reflujo/4 
h 
Ambiente Lavar con etanol 8 nm 
HCl 2M, 
NaOH 2M 
Vigorosa/30 
min 
Ambiente Ambiente Agitación HNO3 
2M, Fe(NO3) 0.3M 
Lavar con acetona, 
suspender en agua. 
8 nm 
NH4OH 28% Magnética Ambiente N2 Acido cítrico 2 M/ 1 
h 
Lavar con agua 9 nm 
NH4OH 25% Magnética 80 Ambiente Na Cit 5x10
-3 mol Lavar con agua 260 nm 
 
Observando entonces lo anterior se puede decir que el método más rápido, 
económico y más reportado es el de coprecipitación. 
20 
 
Una vez que las nanopartículas magnéticas son sintetizadas, el siguiente paso es 
la caracterización, esto se puede llevar a cabo mediante diversas técnicas, dentro 
de las cuales destacan: TEM (Microscopio Electrónico de Transmisión), HRTEM 
(Microscopio Electrónico de Alta Resolución), XRD (Difracción de Rayos X), AFM 
(Microscopía de Fuerza Atómica), SEM (Microscopio Electrónico de Barrido). Estas 
técnicas permiten conocer el tamaño de las nanopartículas y la dispersión o 
estructura de los átomos que se aglomeran formando dichas nanopartículas. 
Independientemente de la complejidad estructural que las nanopartículas 
magnéticas puedan tener en función de su aplicación, son sus propiedades 
magnéticas el hecho distintivo que permite actuar sobre ellas desde el exterior. 
Resulta imprescindible la caracterización de sus propiedades magnéticas a lo largo 
de su proceso de producción, y en diversos momentos durante la experimentación 
para el desarrollo de las diversas aplicaciones. En el caso de las nanopartículas 
magnéticas utilizadas en aplicaciones biomédicas es necesario realizar la 
caracterización de estas propiedades o su respuesta a los campos magnéticos. La 
magnetometría SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), 
Dispositivo Superconductor de Interferencia Cuántica, se emplea habitualmente 
para la obtención de curvas de imanación y para el estudio de la dependencia 
térmica de la temperatura. 
Los materiales magnéticos son caracterizados por la presencia de un momento 
magnético diferente de cero, este es generado por los electrones no apareados 
que generan dominios magnéticos en la red cristalina y la interacción de estos da 
lugar al efecto magnético macroscópico que se puede medir. Dependiendo de la 
respuesta magnética observada, es posible clasificar a los materiales magnéticos 
según su comportamiento de muy diversas formas, dentro de las que destacan los 
materiales paramagnéticos, ferromagnéticos, y antiferromagnetos, sin embargo, 
dicho comportamiento es altamente dependiente del tamaño del dominio 
magnético, tamaño de partícula(11). 
21 
 
Las propiedades magnéticas que caracterizan a todos los materiales magnéticos 
son: ferromagnetismo, diamagnetismo, y paramagnetismo. 
a) Ferromagnetismo: Es un fenómeno físico en el que se produce un 
ordenamiento magnético, de todos los momentos magnéticos de una 
muestra, en la misma dirección(12). 
b) Diamagnetismo: El diamagnetismo es una propiedad de los materiales que 
consiste en ser repelidos por los imanes. Es lo opuesto a los materiales 
ferromagnéticos los cuales son atraídos por los imanes. 
c) Paramagnetismo: Un material paramagnético se caracteriza por la 
orientación al azar de sus dipolos magnéticos, los cuales solo pueden estar 
alineados en presencia de un campo magnético externo y a lo largo de toda 
su dirección(4, 12, 13). 
Existen tres parámetros principales para describir la fuerza y la magnetización de 
un material los cuales son: 1) Coercitividad (Hc) este parámetro significa la energía 
mínima para la inversión de la magnetización. 2) Saturación de la magnetización 
(Ms) la cual indica el valor máximo de la magnetización que el material puede 
alcanzar bajo el efecto de campos lo suficientemente altos y 3) Remanente de 
magnetización (MR) este indica la magnetización residual al aplicar un campo cero. 
Las dimensiones reducidas de las partículas, junto con las nanoestructuras 
formadas, hacen que los sistemas granulares presenten una rica variedad de 
propiedades físicas interesantes una de ellas es el superparamagnetismo(14). 
Este nombre fue introducido por Bean y Livingston por la analogía con sistemas 
paramagnéticos. La primera suposición de la teoría superparamagnética es la de 
considerar que los momentos magnéticos atómicos en el interior de una partícula 
se mueven coherentemente, o sea, que el momento magnético total puede ser 
representado por un único vector clásico de magnitud µ=µatN, donde µat es el 
momento magnético atómico y N es el número de átomos magnéticos que 
conforman dicha partícula. En elcaso más simple una partícula muy pequeña 
tendrá una dirección preferencial llamada eje de fácil magnetización (también 
22 
 
conocido como eje fácil), que es la dirección donde preferentemente se hallará el 
vector momento magnético. Como ejemplos intuitivos se puede pensar en una 
aguja magnetizada, donde el momento magnético estará preferentemente a lo 
largo de la misma, o en los casos de películas, donde la magnetización prefiere 
orientarse a lo largo del plano del mismo (en el caso de campos magnéticos 
débiles). Por otra parte presentan una magnetización por debajo de la temperatura 
de Curie, lo que en términos de paramagnetismo es imposible, pues se necesita 
sobrepasar esta temperatura para lograr magnetizar un material paramagnético. 
Dado que, para orientar magnéticamente los espines de los átomos de hierro en la 
nanopartícula resulta fácil es posible acercar un campo magnético alterno para 
generar un incremento en la temperatura circundante a la nanopartícula, debido a 
ésta propiedad son aprovechadas en el campo de la medicina para el tratamiento 
de cáncer por hipertermia puesto que las células tumorales son susceptibles a 
cambios ligeros de temperatura(15). 
La colocación de óxidos de hierro súper paramagnéticos bajo campos magnéticos 
de corriente alterna, voltea al azar la dirección de magnetización entre las 
orientaciones paralelas y antiparalelas lo que permite la transferencia de energía 
para las partículas en forma de calor, una propiedad que se puede utilizar in-vivo 
para aumentar la temperatura de los tejidos del tumor para destruir las células 
patológicas por hipertermia. Las células tumorales son más sensibles al aumento 
de temperatura que las sanas (16), esto ha sido propuesto para ser uno de los 
enfoques principales a la terapia de cáncer con éxito en el futuro. 
5.2. Impacto en la salud y destino en el organismo 
Impacto en la salud 
El diagnóstico temprano se considera una de las metas más importantes en la 
medicina. Una vez que se dispone del diagnóstico médico completo, es preciso un 
tratamiento adecuado para el paciente. El progresivo aumento que se observa de 
graves dolencias como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, la diabetes, 
o las enfermedades neurodegenerativas (Alzheimer y Parkinson) para las que no 
23 
 
existen tratamientos definitivos, hacen necesarios nuevos métodos de diagnóstico 
terapéutico más rápidos, eficaces y específicos que los actuales y que además 
reduzcan al máximo los costos implicados. La nanomedicina promete resolver 
algunos de estos grandes retos mediante la capacidad de detectar de forma 
temprana la presencia de enfermedades (como el cáncer) o la capacidad de 
regenerar los órganos y tejidos que estén dañados dentro del organismo, 
proporcionando un diagnóstico temprano, una terapia adecuada y un seguimiento 
posterior efectivo para la evolución del paciente. En un futuro próximo se podrá 
incluso disponer de tratamientos individualizados a distancia en el propio hogar o 
lugar de trabajo del paciente. La nanomedicina agrupa tres áreas principales: el 
nanodiagnóstico, la liberación controlada de fármacos (nanoterapia) y la medicina 
regenerativa. El nanodiagnóstico consiste en el desarrollo de sistemas de análisis y 
de imagen para detectar una enfermedad o un mal funcionamiento celular en los 
estudios más tempranos posibles tanto in vivo como in vitro. La nanoterapia 
pretende dirigir nanosistemas activos que contengan elementos de reconocimiento 
para actuar, transportar y liberar medicamentos exclusivamente en las células o 
zonas afectadas, a fin de conseguir un tratamiento más efectivo, minimizando los 
efectos secundarios. La medicina regenerativa tiene como objetivo reparar o 
reemplazar tejidos y órganos dañados aplicando herramientas nanotecnológicas. 
Alguna de las áreas en la asistencia sanitaria y la medicina se espere progresen 
gracias a la nanotecnología, son el diagnóstico médico con exámenes a nivel 
minúsculo y el diagnóstico por imágenes con el uso de agentes dirigidos para 
obtener imágenes de forma precisa tales como partículas cuánticas funcionales. 
La tecnología para la liberación de fármacos se verá revolucionada con los 
sistemas de liberación por nanoingeniería, que controlaran de forma exacta la dosis 
y el tiempo de liberación del principio activo con la ayuda de nanopartículas y 
nanodispositivos (17). 
Sin embargo es necesario conocer el comportamiento de estos nanosistemas en el 
organismo, así como su destino final y farmacocinética para poder determinar el 
24 
 
impacto en la salud y poder comparar las ventajas frente a los posibles 
incovenientes. 
Destino y farmacocinética. 
Es importante conocer la distribución y el destino final de las nanopartículas 
magnéticas en el organismo, ya que no solo deben servir para sanar y diagnosticar, 
sino que hay que asegurarse que no conlleven a un daño. Por eso es necesario 
preguntarse sobre la degradación y/o permanencia de estos sistemas dentro de un 
organismo vivo. 
Algunos estudios han sido llevados a cabo usando trazadores isotópicos como 
59Fe, mostrando que después de 30 de su administración intravenosa las 
nanoparticulas se mantienen al 50% en sangre, mientras que la otra mitad es 
captada por el sistema fagocitico mononuclear y en 5 días son metabolizadas por 
los lisosomas de los macrófagos y aparece el trazador en los glóbulos rojos(18). 
Otros estudios indican como destino prioritario el sistema linfático(19, 20) 
abdominal, más no en el interior de los linfocitos, lo que indica un paso 
transcapilar(21) que es facilitado si se usan macrófagos como vehículos de las 
nanopartículas(22). En general el destino es bazo, pulmón e hígado, más no 
cerebro y baja permanencia en sangre(23), aunque a este respecto existe 
información confrontada entre diferentes autores y que tiene que ver con la 
composición de la superficie, así como del tamaño(24-26). En ocasiones se ha 
observado el paso de estas nanopartículas a través de la barrera 
hematoencefálica(27, 28) u otras barreras fisiológicas (29), así como procesos 
endocíticos mediados por receptores que favorecen la internalización celular(30). 
No obstante, este fenómeno depende de las características superficiales de las 
nanopartículas, así como del tipo de células involucradas(31). 
La posibilidad de guiar estas nanopartículas mediante un campo magnético alterno 
ha llevado a disminuir considerablemente la distribución sistémica de las mismas, 
aumentando la acumulación en el lugar de acción y disminuyendo efectos 
indeseados(32-35), además si la velocidad de administración es lenta se logra un 
25 
 
mayor volumen de distribución en la zona tumoral debido a una disminución en la 
tensión de cizalla de la pared(36), la cual todavía se ve más favorecida por un 
efecto posterior de hipertermia(37). 
En conclusión, una vez en el torrente sanguíneo, los nanomateriales pueden ser 
transportados alrededor del cuerpo y ser absorbidos por los órganos y tejidos, 
incluyendo el cerebro, corazón, hígado, riñones, bazo, médula ósea y el sistema 
nervioso. Esta distribución depende totalmente de las propiedades superficiales de 
las nanopartículas. Además, si se revisten o protegen las nanopartículas con 
distintos tensoactivos (incluso la concentración de éstos últimos puede influir 
totalmente en su distribución), pueden hacer que las nanopartículas se dirijan a un 
órgano específico, o que los macrófagos no las reconozcan como cuerpos 
extraños, o todo lo contrario: que se reparta homogéneamente o que los 
macrófagos ataquen esas nanopartículas eliminándolas del torrente sanguíneo. 
Es indispensable llevar a cabo estudios farmacocinéticos para conocer el destino, 
la permanencia de estos sistemas desde el organismo y la eliminación, 
considerando que variables como tamaño, forma y características de la superficie 
dictan este comportamiento(38), de igual modola captación celular debe ser 
llevada a cabo para cada tipo de células(39). 
5.3 Toxicidad 
La nanotoxicología es el estudio de la toxicidad de los nanomateriales, 
nanopartículas y nanocompuestos. Debido a los efectos cuánticos del pequeño 
tamaño y la gran superficie en relación al volumen, los nanomateriales tienen 
propiedades únicas en comparación con sus propiedades cuando son más 
grandes. 
Los nanomateriales, incluso cuando se hacen de elementos inertes como el oro, se 
vuelven muy activos en dimensiones nanométricas. Los estudios nanotoxicológicos 
tienen por objeto determinar si son perjudiciales, y en qué medida estas 
26 
 
propiedades pueden ser una amenaza para el medio ambiente y para los seres 
humanos. 
Algunas nanopartículas parecen ser capaces de trasladarse de su sitio de 
deposición a cualquier órgano del cuerpo, incluso el cerebro. Sin embargo estudios 
en ratones de nanopartículas magnéticas de 50 nm por via intraperitoneal han 
mostrado inocuidad en los lugares que fueron alcanzados. 
Surge las preguntas sobre lo que sucede si las nanopartículas no biodegradables o 
degradables poco a poco se acumulan en los órganos del cuerpo, otra 
preocupación es la posible interacción o interferencia con los procesos biológicos 
en el interior del cuerpo. Debido a su gran área superficial, las nanopartículas, 
cuando se exponen a los tejidos y líquidos, se adsorben inmediatamente sobre casi 
cualquier superficie. Esto puede, por ejemplo, afectar a los mecanismos de 
regulación de las enzimas y otras proteínas. 
A diferencia de las partículas más grandes, los nanomateriales pueden ser 
absorbidos por la mitocondria y el núcleo de la célula. Los estudios demuestran el 
potencial de los nanomateriales para causar mutaciones del ADN e inducir daños 
estructurales a las mitocondrias, incluso con resultado de muerte celular. 
Podrían surgir efectos perjudiciales por el uso de la nanotecnología como resultado 
de la composición química de las nanopartículas, las características de los 
productos hechos de ellos, o los aspectos de los procesos de fabricación que se 
utilizan para generarlos. La gran área superficial y la reactividad asociada de 
algunas nanopartículas pueden facilitar el transporte amplio en el medio ambiente 
como consecuencia de una mayor persistencia, o pueden afectar los sistemas 
biológicos de las interacciones con el material celular. En el caso de los 
nanomateriales, el tamaño importa, y podría facilitar y exacerbar efectos causados 
por la composición de los propios materiales. 
27 
 
Pero la interacción entre las nanopartículas magnéticas y las células humanas a 
nivel subcelular se encuentran solo en un principio en lo que se refiere a estudios 
de investigación todavía falta mucho por hacer en este campo. 
A pesar de que estos resultados sobre las nanopartículas magnéticas fueron tan 
prometedores, también se han encontrado serias dificultades en el transporte de 
fármacos por portadores magnéticos. Estas limitaciones incluyen 1) la posibilidad 
de embolia debido a la acumulación de portadores magnéticos, y 2) la toxicidad de 
los portadores magnéticos. Sin embargo, resultados preclínicos y experimentales 
recientes indican que aún es posible vencer estas limitaciones. 
Todo lo anterior es basado en una serie de artículos de investigación llevados a 
cabo desde el 2005 hasta la fecha, mismos que son comentados posteriormente. 
En estudios realizados en ratas mediante administración intracerebral de 
nanopartículas magnéticas demuestra ser no neurotóxico, sin daño cerebral ni 
cambios en la mielina(40). Incluso en aquellos casos en los que las nanopartículas, 
50nm y recubiertas de silica, atraviesan membranas (BHE) y son encontradas en 
cerebro, han demostrado su inocuidad al ser administradas por vía intraperitoneal 
en ratones  y ratas.(41, 42) Sin embargo otros estudios en ratas mostraron la 
importancia de la dosis administrada (Fe2O3 de 30nm) en este caso por via oral 
durante 28 días con repetición diaria. Ya que bajas dosis ( 30 mg/Kg/dia) no 
llevaron a efecto alguno, mientras que altas dosis (1000mg/Kg /dia) mostraron 
inhibición de Na+, K+, Mg2 y Ca2+-ATPasasen cerebro, así como de acetil 
colinesterasa, indicando que tanto la transmisión sináptica como la conducción 
nerviosa fueron afectadas(5) sin embargo no hubo casos de muerte.Otros cambios 
enzimáticos fueron observados en diferentes tejidos, tales como sangre,bazo, 
hígado y riñón; mostrando además zonas focales de necrosis. Sin embargo, 
corazón y cerebro no mostraron daños en su anatomía. Además al comparar estos 
datos con Fe2O3 de tamaño alrededor de 5 micrometros, el daño disminuye 
considerablemente(43). 
28 
 
Cuando las nanopartículas son administradas por vía intravenosa en ratones ((150 
µmol/kg of Fe) se observa un pico a las 6h tras inyección que declina para llegar a 
un aclaramiento total a los 7 días en riñón, bazo y cerebro, mientras que se 
mantienen 3 semanas en hígado. Sin embargo no hay evidencia de daño 
irreversible (44), aseverando así la baja toxicidad de las nanopartículas 
magnéticas. 
En administración intratraqueal de nanopartículas de carga negativa y 36 nm de 
tamaño se observó que no hubo toxicidad pulmonar por debajo de una 
administración de 1.8 mg/Kg, mostrando un t1/2 en pulmón de 14.4 h y una t1/2 en 
orina de 24.7 h, siendo eliminadas por filtración glomerular principalmente(45). 
Raju et al (46) demostraron la inocuidad de nanopartículas magnéticas 
administradas vía intraocular en ratas si éstas son de tamaño alrededor de 50 nm, 
pero pueden causar disminución de la viabilidad celular si son del tamaño de 4 
micras 
Con la finalidad de entender la toxicidad dependiendo de la vía de administración 
(Fe2O3 de 20-35 nm), se hicieron estudios comparando la vía oral, intravenosa e 
intraperitoneal en ratones (vía oral, dosis de 2 104.8 mg/kg and a volumen of 40 
ml/kg, n=30), inyección intravenosa (dosis total de 438.5 mg/kg y a volumen de 25 
ml/kg, n= 30) y inyección intraperitoneal (con dosis total de 1 578.6 mg/kg y a 
volumen de 30 ml/kg, n=30) grupos) dando seguimiento por 14 días. No hubo 
edema, ni degeneración, ni necrosis en hígado, bazo, riñón, corazón ni pulmones 
(47). 
Estudios publicados para disminuir la toxicidad aguda de las nanopartículas han 
sido informados en ratones. F2O3 nanopartículas recubiertas con Poli DL-lactico, 
muestran LD50 de 2000mg/Kg por vía oral contra 231.7-558.9 mg/Kg por vía 
intravenosa(48). En otros trabajos parecidos, recubren las partículas con carbón y 
tras una dosis de 80mg/kg de rata por vía intravenosa obtienen una LD50 de 
203.8mg/kg, y leves efectos secundarios después de 14 días de seguimiento, en la 
función hepática, renal y hematológica (49). 
29 
 
El recubrimiento de las nanopartículas es una técnica bastante usada para 
disminuir su toxicidad, Tate et al(50) recubrieron con dextranoy tras 14 días de 
seguimiento por inyección(.6 mg Fe/raton, 1.8 mg Fe/raton, y 5.6 mg Fe/raton) 
concluyeron que se observaba deposición primera en hígado y bazo y ligeros 
incrementos de enzimas hepáticas; más no hubo daño sistémico, toxicidad local o 
enfermedad. Otros estudios hechos in ovo y en cultivos celulares HepG2 
mostraron la superioridad del dextrano sobre la sucrosa y el gluconato como 
agentes de recubrimiento para disminuir la ingesta celular y el acumulo de las 
nanopartículas(51). También se ha estudiado el recubrimiento con silica en la 
proliferación de osteoblastos y en la secreción de colágeno por los mismos, 
mostrando una disminución del 20% en la proliferación celular pero no afectando la 
secreción del colágeno, lo cual indica baja toxicidad in vitro(52), en particular 
dependiendo de la concentración de las nanopartículas siendo idóneo 25 
microgramos/mL(53), partículas similares fueron probadas en cultivos de BEAS-2B 
simulando flujo de aire con el sistema magnético y se descubrióque efectivamente 
se evitaba el hierro soluble que podría llevar a un incremento en el estrés 
oxídativo(54), en comparación con partículas sin recubrir en cultivos de celulas 
endoteliales que son fagocitadas y disueltas (55, 56), pero también se pueden 
adicionar moléculas que eviten el daño oxídativo como ésteres de politrolox(57). 
Recubrimientos con PEO sobre nanopartículas magnéticas en cáncer en 
próstata(PC3 and C4-2), células umbilicales humanas endoteliales mostraron que 
la toxicidad disminuye al incrementar el peso molecular del PEO(58). De igual 
modo el recubrimiento con PVA ha mostrado inocuidad, indicando que al aumentar 
el radio PVA/nanoparticulas y crecer así el radio hidrodinámico de la partícula 
disminuye la toxicidad(59). La decoración de nanopartículas de 30 nm con tween 
80 y su interacción con macrofagosmurinos (J774) mostró que bajas 
concentraciones (25-200microgr/mL) y bajos tiempos de exposición (3h) no causan 
muerte celular, pero 6h de dosis entre 300-500 microgramo/mL reducen la 
viabilidad celular al 55-65%, indicando así la importancia de la administración de 
bajas dosis(60) 
30 
 
Otros recubrimientos con PEGfumarato(61) o polisacáridos(62) como el 
chitosan(63) han llevado a resultados similares al respecto de la disminución de 
latoxicidad. 
No se han reportado datos de mutageneicidad, teratogenicidad(64) o 
genotoxicidad(65), aunque si se ha observado un mayor efecto en daño de DNA 
para pequeñas nanopartículas de superficie positiva(66, 67). Tampoco se ha 
observado un efecto tóxico debido a la forma, como el caso de los 
nanocilindros(200nm de diámetro y entre 1 y 10 micras de longitud) en fibroblastos 
de ratón(68) o los nanoalambres (200nm de diámetro y 40 micras de longitud)(69). 
Se concluye también que el bazo, el hígado y el pulmón suelen ser los destinos 
prioritarios de las nanopartículas magnéticas, manteniéndose en los mismos por 
períodos largos de tiempo, más sin embargo hay reportes de nanopartículas 
recubiertas con ácido dimercaptosuccinico que pasan en estos órganos de ser 
superparamagnéticas a no serlo, manteniendo su inocuidad(70). Además se 
considera que la vía hepatobiliar es la vía principal de eliminación de este tipo de 
sistemas. 
Por otra parte, la inquietud por la posible toxicidad de estas nanopartículas ha 
llevado al estudio de las mismas en muy diferentes modelos celulares, tales como 
el corazón humano, cerebro y riñón. Haciendo hincapié en el efecto debido a las 
propiedades de superficie de estos nanosistemas (sin sustituir, -COOH, NH2). Solo 
las sustituidas por –COOH en superficie mostraron alteración de genes asociada a 
la respuesta de proliferación celular debido a sus propiedades ROS (especies 
recativas de oxigeno). Además se encontró que cada tipo de celula tiene sus vías 
para desintoxicarse de las nanopartículas. 
Sun, Z. et al.estudiaron nanopartículas con superficies de aminosilano o 
aminosilanp-COOH a diferentes dosis y en presencia o ausencia de campos 
magnéticos, usando una línea celular de cerebro de ratón. Por debajo de200 
microgramos/mL no se observaron daños, pero por encima se redujo la viabilidad 
neuronal en un 50% para las aminadas y en un 20% para las carboxiladas, 
31 
 
independientemente del campo magnético. Las aminadas son, en general, más 
acumuladas. Si se administran a 100 microgramol/mL no se observa toxicidad 
alguna, ni en astrocitos, ni en neuronas, ni en estas otras. El campo magnético 
incrementa la acumulación celular(71) 
Estudios con nanopartículas magnéticas conteniendo manganeso (MnFe2O4) en 
cultivos de murineBalb/3T3. Los fibroblastos fueron expuestos a 24, 48, or 72 
horas. Se observaron efectos citotóxicos significantes a concentración de 50 
μg/mL para el ensayo de MTT y 20 μg/mL para el ensayo de colonias formadas 
(72). 
Otros estudios con componentes del organismo, han sido llevados a cabo, siendo 
significativos aquellos hechos en interacciones con proteínas. MacAroff et al. 
demostraron que hay diferente grado de unión entre albumina humana y albumina 
bovina dependiendo del tipo de recubrimiento, lo cual con lleva al hecho de que es 
indispensable tener estos datos para conocer la biodistribución y por ende el efecto 
terapéutico del sistema magnético. Los estudios de macrófagos en células de 
carcinoma en ratón J774A no mostraron diferencias con el control (73). En la 
misma línea celular, Lao et al. demostraron que la toxicidad depende del número 
de partículas al cual son sometidas las células, no obstante las nanopartículas no 
mostraron más allá de un 14% de muerte celular cuando se sometieron 
aproximadamente a 2.3 x 1017 partículas de 7.6 nm embebidas en albumina(49). 
En conclusión, se puede generalizar que los recubrimientos de las nanopartículas 
magnéticas disminuyen su toxicidad celular,(74) más son necesarios estudios 
complementarios sobre la degradación intracelular de las nanopartículas(75). 
Además el efecto sobre cada tipo de cultivo celular varía dependiendo de las 
características de las nanopartículas empleadas(64), como es el caso de las 
recubiertas con fosfolípidos pegilados(76) o aquellas con polaridad diferente en la 
superficie(77). También la toxicidad depende del tamaño y la distribución del 
mismo(78, 79), así como de la dosis y el tiempo, mostrando que nanopartícuas de 
fierro metálico de 14nm por debajo de 400 μg (microgramos) disminuyen la 
32 
 
viabilidad celular en un 50%(80), mientras que nanopartículas de 50 nm por debajo 
de 250 μg/ml solo disminuyen la viabilidad celular en un 10%(81). Otros factores 
como las características del campo magnético aplicado en presencia de 
nanopartículas puede modificar el efecto tóxico del sistema(82). No hay reportes de 
estudios a largos tiempos(83) 
 
Degradación 
En el trabajo de doctorado de Gladys Amalia Ruiz Estrada se siguió la 
farmacocinética y biodistribución de las nanopartículas en un modelo animal de 
ratas Wistar. Mediante la combinación de métodos magnéticos y nomagnéticos se 
pudo evaluar la acumulación de las nanopartículas en hígado, bazo, pulmones y 
riñones y seguir su proceso de degradación a lo largo del tiempo y su influencia en 
determinados puntos de la ruta metabólica del hierro. Los resultados obtenidos 
permiten describir de forma general el proceso de biodistribución de las 
nanopartículas de óxido de hierro. Las nanopartículas administradas de forma 
intravenosa, a través de la vena de la cola, se mantienen en el torrente sanguíneo 
aproximadamente 10 minutos o ~ 1 h según su superficie. Estas se acumulan en 
órganos bien irrigados y ricos en macrófagos como el hígado, los pulmones y el 
bazo. El proceso de opsonización de las nanopartículas, así como su 
reconocimiento por las células del sistema retículo endotelial ocurre rápidamente. 
Las nanopartículas son incorporadas a la célula vía endocitosis y se ubican en 
compartimentos acídicos donde comienza su proceso de degradación, así como la 
activación de la ruta metabólica del hierro. Las proteínas DMT-1 y ferrireductasa 
median en el proceso de liberación del hierro al citosol, el cual puede seguir 
diferentes vías: incorporación a proteínas mitocondriales con grupos hierro-azufre, 
síntesis del hemo, almacenamiento en complejo con ferritina(84) o ser exportado al 
exterior celular. Al ser exportado a la matriz extracelular en su forma ferrosa, el 
hierro es rápidamente reconocido por dos proteínas (Ceruloplasmina y Hefestina) 
que lo oxidan para evitar la generación de radicales libres, y daños en membranas 
33 
 
celulares y proteínas. Este Fe3+ es reconocido por la apo-transferrina, que se activa 
a transferrina y es la proteína encargada de su transporte hasta la médula ósea 
(función hematopoyética) o para su almacenamiento en el hígado. No existe un 
gran conocimiento sobre el destino final de las nanopartículas magnéticas en un 
organismo vivo, pero si hay algunos estudios quedemuestran cómo pueden 
convertirse en otras especies de hierro como ferritina mediante la incorporación de 
hierro exógeno. 
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